MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnnei Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnnei 23245
Description: A set is open iff it is a neighborhood of all of its points. (Contributed by Jeff Hankins, 15-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
opnnei (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆

Proof of Theorem opnnei
StepHypRef Expression
1 0opn 23029 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
21adantr 485 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
3 eleq1 2857 . . . . 5 (𝑆 = ∅ → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
43adantl 486 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
52, 4mpbird 260 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → 𝑆𝐽)
6 rzal 4460 . . . 4 (𝑆 = ∅ → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
76adantl 486 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
85, 72thd 268 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
9 opnneip 23244 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽𝑥𝑆) → 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1093expia 1137 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → (𝑥𝑆𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1110ralrimiv 3162 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1211ex 417 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1312adantr 485 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
14 df-ne 2965 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑆 = ∅)
15 r19.2z 4465 . . . . . . 7 ((𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1615ex 417 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1714, 16sylbir 238 . . . . 5 𝑆 = ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
18 eqid 2769 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
1918neii1 23231 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → 𝑆 𝐽)
2019ex 417 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2120rexlimdvw 3177 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2217, 21sylan9r 517 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2318ntrss2 23182 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
2423adantr 485 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
25 vex 3467 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
2625snss 4755 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2726ralbii 3117 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
28 dfss3 3934 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2928bilanri 511 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3027, 29sylan2br 606 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3124, 30eqssd 3962 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆)
3231ex 417 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
3325snss 4755 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆 ↔ {𝑥} ⊆ 𝑆)
34 sstr2 3952 . . . . . . . . . . . . . 14 ({𝑥} ⊆ 𝑆 → (𝑆 𝐽 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3534com12 33 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 𝐽 → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3635adantl 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3733, 36biimtrid 245 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑥𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3837imp 411 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → {𝑥} ⊆ 𝐽)
3918neiint 23229 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
40393com23 1142 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽 ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
41403expa 1134 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4238, 41syldan 602 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4342ralbidva 3192 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4418isopn3 23191 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆𝐽 ↔ ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
4532, 43, 443imtr4d 297 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
4645ex 417 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 𝐽 → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽)))
4746com23 87 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4847adantr 485 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4922, 48mpdd 44 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
5013, 49impbid 215 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
518, 50pm2.61dan 824 1 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1567  wcel 2149  wne 2964  wral 3085  wrex 3095  wss 3913  c0 4294  {csn 4594   cuni 4876  cfv 6537  Topctop 23018  intcnt 23142  neicnei 23222
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-ral 3086  df-rex 3096  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-id 5557  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-top 23019  df-ntr 23145  df-nei 23223
This theorem is referenced by:  neiptopreu  23258  flimcf  24107
  Copyright terms: Public domain W3C validator